地下水在地基承载力深度修正中的理解与应用

魏坤,杨勇

（青岛北洋建筑设计有限公司，山东 青岛 266101）

地下水在地基承载力深度修正中的理解与应用

魏坤,杨勇

（青岛北洋建筑设计有限公司，山东 青岛 266101）

以地基承载力深度修正原理为依据，针对《建筑地基基础设计规范》（GB 5007—2011）中地基承载力深度修正公式及条文说明，用工程实例说明地下水在地基承载力深度修正中的应用方法，并指出其在实际应用过程中应注意的问题，为今后的类似工程提供参考。

地基承载力；深度修正；地下水

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.06.017

1 引言

地基承载力系以保证地基强度和稳定为前提，建筑物不产生过大沉降和不均匀沉降的地基承受荷载的能力，是工程设计人员进行地基基础设计的重要依据，其值是否合理将直接影响工程安全。随着目前建筑工程的迅猛发展，出现了大量主裙楼一体的结构，由于裙楼荷载在满足一定条件下可以提高主楼的地基承载力，因此，为满足工程设计的经济性，就出现了工程上称作的“超载修正”，即考虑裙楼或土层荷载对主楼地基承载力的贡献，对主楼地基承载力进行深度修正。然而，在具体工程中，常遇到高地下水位的情况，地下水位于对地基承载力影响的最大影响深度[1]范围内，且位于基底及基底以上时，此时地基承载力深度修正，如何考虑地下水的影响及其合理的应用，《建筑地基基础设计规范》[2]（后文简称“地基规范”）并没有给出清晰明确的解释，导致在实际工程应用中，一些设计师存在理解与应用的误区，笔者就此问题给出几点建议，并用实例说明地下水在地基承载力深度修正中的合理应用。如有不妥，请读者指正。

2 地下水在地基承载力深度修正中的理解与应用

2.1 地基承载力深度修正原理及规范规定

当基础埋置在地面以下d处，如图1所示，一方面基础两侧基底平面以上的土体压重q=γ0d（后文中简称“超载”）对基础两侧的滑动土体向上滑动有抵抗作用，这种抵抗作用会推迟极限状态的发生，即超载会使地基承载力有所提高；另一方面，在极限状态下，滑裂面以上基础底平面以上的土体的抗剪强度也会提高地基承载力，但实际应用中常忽略其作用。

为考虑基础两侧基底平面以上的超载对地基承载力的这种有利作用，就出现了地基承载力深度修正，“地基规范”公式5.2.4中第三项ηdγm（d-0.5）就是地基承载力深度修正值。但在实际工程中，常出现主裙楼一体的情况，即超载为裙楼压重，此时“地基规范”5.2.4条文说明亦有相应的解释[2]。目前，建筑工程大量存在着主裙楼一体的结构，对于主体结构地基承载力的深度修正，宜将基础底面以上范围内的荷载，按基础两侧的超载考虑，当超载宽度大于基础宽度的两倍时，可将超载折算成土层厚度作为基础埋深，基础两侧超载不等时，取小值。

图1 超载作用示意图

2.2 地下水在地基承载力深度修正中的应用

当超载部分为土层压重时，地基承载力的深度修正可以直接采用“地基规范”5.2.4条进行修正，其中基础埋深的地基承载力修正系数ηd根据“地基规范”表5.2.4查得，计算基础底面以上土的加权平均重度γm时，地下水位以下的土层取有效重度。

当超载部分为裙楼压重时，地基承载力的深度修正就可以应用“地基规范”5.2.4条文说明进行修正，但是在高地下水位时，由于地基规范并没有给出实例，所以导致设计师们在实际应用过程中存在理解的不同，问题主要集中当地下水位于基底以上时：一是把裙楼压重换算为土层厚度作为基础埋深时，基础底面以上土的加权平均重度γm的取值问题；二是在采用修正后的地基承载力进行地基承载力验算时，“地基规范”5.2.1条及5.2.2条中基础底面处的平均压力值pk是否包含水浮力。笔者认为，把裙楼压重换算为土层厚度作为基础埋深时，基础底面以上土的加权平均重度γm的计算按照地下水位以下的土层取有效重度的原则计算；基底压力pk应理解为基础底面与地基之间产生的接触压力，是基础作用于地基上时土颗粒之间产生的有效应力，由于基础同时受到地下水的浮力作用，所以基底压力pk应为基础反力减去水浮力。

为了更好的理解，下面将通过工程实例来说明超载为裙房压重时地下水在地基承载力深度修正中的应用方法。

3 工程实例

3.1 工程概况

拟建建筑物为6栋30层的高层住宅，4栋与高层连体的2层网点及2层地下车库，车库柱网为8.4m伊8.4m，高层住宅采用平板式筏基，地下车库及网点采用独立基础加防水板，防水板厚度400mm，车库内覆土0.5m。

3.2 设计基本参数

主楼正负零绝对标高12.500m，基础底标高2.000m，基础持力层为粗砾砂，fak=240kPa，室内外高差300mm，工程设计使用年限50a，地面粗糙度C类，设计基本风压0.6kN/m2，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度为0.05g，Ⅱ类场地土，抗浮设防水位4.400m，

地基土工程性能见表1。

表1 地基土工程性能

本工程以带网点1#楼为例进行地基承载力的深度修正，1#楼及车库基础埋深为10m，根据地基规范5.2.4条：ηb=3.0，ηd=4.4，γ=10kN/m2（浮重度），b>6m，取b=6m，宽度修正ηbγ （b-3）=90kPa。

下面进行地基承载力的深度修正，裙楼采用钢筋混凝土框架结构，仅考虑恒载作用，一般每层楼荷重约为9～10kN/m2，每层裙楼约折算为0.5m土体厚度，折算后，裙房超载折算土体厚度d=3.3m<主楼另一侧土层厚度d'=10.2m，本工程主楼两边的超载范围均大于两倍主楼基础宽度，基础两侧超载不等时，取小值。折算后基础埋深h=5.3m>抗浮设防水位4.4m，则γm=（2.4伊8+0.9伊18）/3.3=10.7kN/m2，因此深度修正值为ηdγm（d-0.5）=131.8kPa，经深宽修正后的地基承载力为461.8kPa。

经PKPM竖向导荷得出：1#楼基础反力平均值472kPa，基础反力最大值 547kPa，则基底压力平均值 pk=472-24=448kPa，基底压力最大值pkmax=547-24=523kPa，满足pk

4 结语

本文通过理论分析与工程实例明确了地下水在地基承载80力深度修正过程中的合理应用方法，为今后的类似工程提供了参考，但在具体应用过程中，还应注意一下几点：

1）当超载为土层时，基础底面以上土的加权平均重度γm的取值按照“地基规范”5.2.4条。

2）当超载为裙楼时，裙楼荷载折算成土层厚度作为基础埋深，折算后计算基础底面以上土的加权平均重度γm时，地下水位以下的土层取有效重度。

3）在地基承载力验算过程中，主楼的基底压力应扣除水浮力。

4）由于近年来环境因素的恶化，地下水受环境因素的影响越来越严重，当地质条件复杂，地下水分布规律不明确时，建议以深层平板载荷试验确定地基承载力为主，而不进行地基承载力的深度修正遥

【1】周健,屠洪权,缪俊发.地下水位与环境岩土工程[M].上海:同济大学出版社, 1995.

【2】GB 50007—2011建筑地基基础设计规范[S].

TheUnderstanding and Application about Groundwater in theProcess of Depth Correction on BearingCapacity of Foundation

WEI Kun,YANG Yong
（QingdaoNorthernArchitecturalDesignCo.Ltd.,Qingdao 266101,China）

Base on the depth correction principle for bearingcapacityof foundation,contraryto depth correction formula about bearing capacity of foundation and its provisions in the code for design of building foundation （GB5007-2011）,the application method of groundwaterondepthcorrectvalueinbearingcapacityoffoundationisexplainedbyaproject,andtheproblemsinactualapplicationprocess arepointedout,thenareferenceforfuturesimilarprojectsisprovided.

bearingcapacityoffoundation;depthcorrection;groundwater

TU46

B

1007-9467（2016）06-0076-02

2016-01-28

魏坤（1968～），男，山东烟台人，高级工程师，国家一级注册结构工程师，从事建筑结构工程设计与研究，（电子信箱）